Разработка технологического процесса изготовления .... чего-то

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1. Технологичность деталей и узлов металлорежущих станков
2. Последовательность конструирования металлорежущих станков
3. Разработка технологического процесса, выбор режущих инструментов и режимов обработки
4. Определение основных технических характеристик станка
4.1. Цепь главного движения.
4.2. Цепь подачи.
4.3. Предварительное определение мощности электродвигателя.
Заключение
Список литературы

После разработки кинематической схемы привода подсчитывают фактические частоты вращения шпинделя и сравнивают их с выбранными нормальными. Отраслевым стандартом ОСТ2 HI 1-1–72 допускается отклонение от табличных в пределах ±10 (φ – 1)%, в противном случае числа зубьев колес следует пересмотреть (откорректировать).
Станки с прямолинейным главным движением. Порядок определения основных технических характеристик этих станков такой же, как и для станков с вращательным главным движением, только вместо частот вращения шпинделя определяют числа двойных ходов у станков с возвратно-поступательным главным движением или частоты вращения ведущего шкива у станков с прямолинейным главным движением, неизменным по направлению. Для этих станков используют нормализованные значения знаменателя ряда φ и чисел двойных ходов п (соответственно частот вращения ведущего шкива), предусмотренные отраслевым стандартом ОСТ2 HI 1-1–72.
Станки с возвратно-поступательным главным движением. Возвратно-поступательное главное движение имеют продольно-строгальные, поперечно-строгальные, долбежные, протяжные, зубодолбежные и зубостро-гальные станки. В зависимости от типа механизмов, применяемых для преобразования вращательного движения в поступательное, их можно подразделить на:
станки с приводом от зубчатого колеса и рейки, червяка и рейки или ходового винта и гайки;
станки с кулисно-шатунным или кулисным приводом;
станки с гидравлическим приводом.
Для станков с приводом от зубчатого колеса и рейки, червяка и рейки, ходового винта и гайки или гидравлическим характерно постоянство (исключая период реверса) скоростей рабочего и холостого ходов исполнительных органов. Скорость холостого хода обычно больше скорости рабочего хода v (скорости резания) [7].
Предельные значения чисел двойных ходов в минуту определяются по формулам:
(5)
где и – предельные скорости резания в м/мин; и – предельные скорости холостого хода в м/мин; и – предельные длины хода стола (салазок) в м.
Максимальная длина хода стола (салазок, ползуна) регламентируется соответствующими ГОСТами или определяется по габаритным размерам обрабатываемых заготовок [12].
Кулисный и кривошипно-шатунный приводы не обеспечивают постоянства скорости движения исполнительного органа как во время рабочего, так и холостого ходов. Предельные числа двойных ходов в минуту для таких механизмов могут быть подсчитаны по формулам (4), если в них подставить средние значения скоростей рабочего и холостого ходов, которые зависят от конструкции и геометрических размеров механизма. Кулисные и кривошипно-шатунные механизмы находят весьма ограниченное применение в приводах главного движения отдельных типов станков.
Станки с прямолинейным главным движением, неизменным по направлению. К этой группе станков относятся опиловочные, ленточные шлифовальные и полировальные станки.
Предельные частоты вращения и ведущего шкива этих станков определяют по формулам (1), где т.е. диаметру ведущего шкива. Диаметр ведущего шкива в станках с прямолинейным главным движением, неизменным по направлению, принимают исходя из конструктивных соображений.
Предельные скорости и станков с прямолинейным главным движением определяют либо по нормативам [1] в зависимости от вида обработки, либо подсчитывают по формулам теории резания.
Наиболее распространенные значения или и z для станков с прямолинейным главным движением приведены в табл. 4.3.
При применении бесступенчатого регулирования частот вращения шпинделя (чисел двойных ходов столов и др.) определяют лишь предельные частоты вращения (числа двойных ходов) и в зависимости от диапазона регулирования выбирают тип привода.
Таблица 4.3. Значения или и z для станков с прямолинейным главным движением.
Группа станков или z Продольно-строгальные 3-6 Поперечно-строгальные и короткие продольно-строгальные (с кулисным или кривошипно-шатунным приводом) 4-8 Долбежные 4-8 Зубодолбежные для цилиндрических колес 4-8 Зубострогальные для конических колес - Зубострогальные для конических колес, быстроходные -
4.2. Цепь подачи.
Величины подач в металлорежущих станках в зависимости от требований, предъявляемых к механизму подачи, можно регулировать в широком диапазоне как ступенчато, так и бесступенчато [14].
Привод цепей подач может быть общим с цепью главного движения (например, в случае необходимости получения так называемой оборотной подачи или на токарно-винторезных станках при нарезании резьбы, когда за каждый оборот шпинделя резец должен переместиться точно на шаг резьбы) или самостоятельным. Это надо учитывать при разработке кинематической схемы и определении основных технических характеристик станка.
Рекомендуется располагать подачи по геометрическому ряду. В этом случае формулы для определения диапазона регулирования подач , знаменателя ряда подач , числа ступеней подачи подобны соответствующим формулам для цепи главного движения, т.е.
(6)
где и – предельные значения подачи, которые выбирают по соответствующим нормативам в зависимости от вида обработки [9].
Знаменатель ряда подач и подачу s выбирают по отраслевому стандарту ОСТ HI 1-1–72. Вычисленное по формулам (6) число ступеней округляют до целого числа, а знаменатель ряда – до ближайшего нормализованного значения. Соответственно изменяется и диапазон регулирования . При выборе значений и руководствуются в основном теми же правилами, что и для цепей главного движения. Отклонение фактических значений подач от выбранных нормальных допускается также в пределах ±10 (φ – 1)%.
В станках с периодической подачей (продольно-строгальные, поперечно-строгальные, долбежные и др.), когда подача осуществляется от храпового механизма, подачи располагаются по арифметическому ряду. Из свойств арифметического ряда следует, что
где С – разность арифметического ряда.
(7)
где – максимальная подача; – минимальная подача; – число ступеней подачи.
Зная предельные значения подач и и выбрав число ступеней подачи по формуле (7), можно определить разность арифметического ряда С и затем все промежуточные значения подачи.
К цепям подач токарно-винторезных станков, как уже было сказано выше, предъявляется дополнительное требование обеспечения возможности точного получения нужного соотношения скоростей вращательного движения заготовки и поступательного перемещения инструмента. Это соотношение должно быть пропорционально шагу нарезаемых резьб [10].
Шаги резьб образуют ряд, близкий к арифметическому, поэтому в этих и других станках для нарезания резьб подачи по геометрическому или чисто арифметическому ряду изменяться не могут. В этом случае цепь подач строится в соответствии с номенклатурой резьб, нарезаемых на станке. Шаги резьб вписывают в определенной последовательности в таблицу и затем разрабатывают кинематическую схему и конструкцию коробки, обеспечивающую требуемые скорости перемещения инструмента. В практике станкостроения применяются типовые схемы цепей для нарезания резьб.
В станках с настройкой цепи подач сменными колесами (автоматы, полуавтоматы, специальные станки) подачи располагают обычно по геометрическому ряду. Оптимальные подачи устанавливают при помощи сменных колес, которые конструктор предусматривает при проектировании станка. Если в эксплуатационных условиях возникает необходимость получить другие величины подач, то изготовляют новые сменные колеса. Настройка кинематической цепи при помощи сменных колес позволяет получить любой закон изменения передаточных отношений [13].
При бесступенчатом регулировании подач (электрическом, механическом, гидравлическом) определяются предельные подачи, и в зависимости от диапазона регулирования выбирают тип привода. В табл. 4.4 приведены наиболее распространенные значения и для станков различных типов.
Таблица 4.4. Значения и для станков с вращательным главным движением.
Группа станков Токарные 10-60 24-60 Токарно-револьверные 20-40 6-16 Карусельные 20-50 8-16 Токарные лобовые 6-10 3-6 Вертикально-сверлильные 4-25 3-8 Радиально-сверлильные 5-30 4-18 Горизонтально-расточные универсальные 30-150 8-18 Сверлильно-расточные высокоточные 4-20 3-9 Фрезерные 25-60 12-18 Круговая подача: круглошлифовальные
внутришлифовальные 4-10 4-12 1,5-4 4-6 Поперечно-строгальные 10-18 Кулачковые механизмы Поперечно-строгальные 3-40 Храповые
механизмы Долбежные: прямолинейная подача
круговая подача 3-40 4-80 С цепями подач современных станков, как правило, сопрягают цепи передач для быстрых (ускоренных) перемещений исполнительных органов станков. Эти цепи могут иметь отдельный (вспомогательный) двигатель или приводиться от общего двигателя. Цепь быстрого (ускоренного) перемещения обычно присоединяют к цепи подач в конце этой цепи, близ тягового вала. Могут быть и другие схемы ускоренных перемещений (рис. 4.2).
Рисунок 4.2. Схемы быстрых перемещений: а – от общего двигателя; б – разветвления кинематической цепи; в – двумя двигателями; г – дополнительным двигателем через муфту обгона; д – суммирующим устройством; е – двумя тяговыми устройствами.
4.3. Предварительное определение мощности электродвигателя.
До начала разработки кинематической схемы станка следует приближенно определить мощность электродвигателя, так как она влияет на выбор типов передач в кинематических цепях. После разработки кинематической схемы, конструкции узлов и более точного определения КПД станка мощность электродвигателя уточняется [12].
Рассчитанная мощность привода должна быть окончательно выбрана после сравнения с мощностью нескольких аналогичных станков современной конструкции. Это необходимо для того, чтобы убедиться в правильности выбора, так как в формулы, по которым определяют салу резания, входящую в выражения для определения эффективной мощности, введены приближенные коэффициенты. Кроме того, при проектировании не всегда можно точно учесть условия эксплуатации станка. После определения мощности, в зависимости от назначения электродвигателя и необходимых частот вращения, по соответствующим каталогам подбирают тип электродвигателя. Уточненный расчет и выбор электродвигателей с учетом различных факторов производят инженеры-электрики.
Мощность электродвигателя главного движения
(8)
где – полезная мощность резания, при наиболее эффективном режиме; – КПД цепи главного движения.
Учитывая возможность перегрузки электродвигателя на 25% для универсальных, а в некоторых случаях и для специализированных станков, можно принять
(9)
При предварительном определении мощности электродвигателя можно принимать по аналогии с существующими станками сходных типоразмеров или из опытных данных. Если имеется возможность предварительно наметить кинематику, то, зная КПД отдельных элементов , общий КПД можно подсчитать по формуле
При определении общего КПД по этой формуле необходимо учитывать следующее:
а) КПД передач, указанные в табл. 4.5, соответствуют передаваемой расчетной мощности (при меньших мощностях КПД ниже):
Таблица 4.5. КПД различных передач.
Вид передачи КПД Ременная передача: без натяжного ролика
с натяжным роликом
перекрестная
клиноременная 0,98 0,97 0,90 0,96 Зубчатая передача: цилиндрическая со шлифованными зубьями
цилиндрическая с нешлифованными зубьями
коническая 0,99 0,98 0,97 Червячная (КПД подсчитывают в каждом конкретном случае) 0,7-0,9 Цепная передача: роликовой цепью
зубчатой цепью 0,96 0,97 Подшипники качения 0,995 Подшипники скольжения: при особо хорошей, например, принудительной смазке 0,985 при нормальной смазке 0,98 Кулиса и ползун в поперечно-строгальных и долбежных станках 0,90
б) КПД не одинаков для различных скоростей последнего звена цепи и зависит от числа (типа) участвующих передач;
в) высокие частоты вращения, нагрев, вибрации и другие причины в различной степени влияют на КПД.
Точное значение КПД на каждой ступени скорости можно определить экспериментально после изготовления станка. При предварительных расчетах по формулам (8) и (9) можно принимать для станков с вращательным главным движением и для станков с возвратно-поступательным главным движением.
Если в проектируемом станке предусматривается только один электродвигатель, то при определении его мощности должна быть учтена мощность, расходуемая в цепях подач и вспомогательных движений. Мощность, потребная на подачу, обычно невелика: для токарных и револьверных станков она составляет 3–4%, для сверлильных 4–5%, для фрезерных 15–20% мощности привода главного движения. Если же подача и другие движения осуществляются от отдельных электродвигателей, то для каждой кинематической цепи потребную мощность подсчитывают отдельно [14].
Мощность , требующая для подачи, определяется по формуле , где – КПД цепи подач; – эффективная мощность подачи, кВт; здесь Q – тяговая сила подачи, кгс (даН); – скорость подачи, мм/мин.
Тяговую силу Q можно определить по следующим формулам.
Для продольных суппортов токарных станков с треугольными или комбинированными направляющими
(10)
Для продольных суппортов токарных и револьверных станков и столов фрезерных станков с прямоугольными направляющими
(11)
Для столов фрезерных станков с направляющими в форме ласточкина хвоста
(12)
Для шпинделей сверлильных станков
(13)
где – составляющая силы резания в направлении подачи, кгс (даН); – составляющая силы резания, прижимающая каретку суппорта или стол к направляющим, кгс (даН); – составляющая силы резания, отрывающая каретку или стол от направляющих, кгс (даН); G – масса перемещаемых частей, кг; – крутящий момент на шпинделе, кгс·мм (даН·мм); d – диаметр шпинделя, мм; f – коэффициент трения между пинолью и корпусом и на шлицах или шпонках шпинделя; – приведенный коэффициент трения на направляющих; k – коэффициент, учитывающий влияние опрокидывающего момента.
Значение коэффициентов трения при нормальных условиях смазки направляющих неодинаково: для токарных станков с призматическими или комбинированными направляющими k = 1,15 и = 0,150,18, для токарных и револьверных станков с прямоугольными направляющими k = 1,1 и = 0,15, для столов фрезерных станков k = 1,4 и = 0,2, для пинолей сверлильных станков = 0,15.
Заключение
Перед станкостроителями нашей страны стоят огромные задачи по: увеличению объема производства металлорежущих станков и кузнечно-прессовых машин; обеспечению опережающего развития выпуска станков с числовым программным управлением, развитию производства тяжелых, уникальных и высокоточных станков; значительному увеличению выпуска специальных станков и автоматических линий, организации производства переналаживаемых на различные размеры деталей комплексных автоматических линий для отраслей с крупносерийным и массовым выпуском изделий; созданию комплектов высокопроизводительного металлообрабатывающего оборудования, управляемых с помощью электронно-вычислительных машин, для организации на базе этого оборудования участков и цехов в отраслях с мелкосерийным и серийным выпуском изделий; разработке и производству оборудования для автоматизации сборки массовых изделий в машиностроении; организации серийного производства автоматических манипуляторов с программным управлением, позволяющих механизировать и автоматизировать тяжелые физические и монотонные работы.
Список литературы
Базирование и базы в машиностроении. Термины и определения. ГОСТ 21496. Изд-во стандартов, 1982.
Балакшин Б.С. Основы технологии машиностроения. - М.: Машиностроение, 1999.- 358 с.
Балакшин Б.С. Теория и практика технологии машиностроения. - В 2-х кн. М.: Машиностроение, 1992. - Кн.1. 283 с.; Кн.2. 269 с.
Колесов И.М. Основы технологии машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов. - М.: Машиностроение, 1997.- 592 с.
Маталин А.А. Технология машиностроения: Учебник для машиностроительных вузов по специальности «Технология машиностроения, металлорежущие станки и инструменты».- Л.: Машиностроение, 1995.- 512 с.
Митрофанов С.П. Групповая технология машиностроительного производства. - В 2-х т. Л.: Машиностроение, 1993.- 786 с.
Новиков М.П. Основы технологии сборки машин и механизмов. - М.: Машиностроение, 2000.- 592 с.
Общемашиностроительные нормативы режимов резания для технического нормирования работ на металлорежущих станках. - М.: Машиностроение, 1994. - ч. I, 416 с; II, 220 с.
Основы технологии машиностроения: Учебник для вузов / Под ред. В.С.Корсакова. Изд. 3-е доп. и перераб. - М.: Машиностроение, 1987.- 416 с.
Подураев В.Н. Технология физико-химических методов обработки. - М.: Машиностроение, 1985.- 264 с.
Справочник технолога-машиностроителя. В 2-х т. / Под ред. А.Г. Косиловой и Р.К.Мещерякова. - М.: Машиностроение. 1995.- Т1.656с.; Т2. 496 с.
Тарзиманов Г.А. Проектирование металлорежущих станков. - М.: Машиностроение, 1992.- 312 с.
Технологические процессы и операции в курсовых и дипломных проектах: Метод. указ. / Сост. В.В.Плешаков, Т.В.Никифоров, В.К.Старков. М.: МГТУ ”Станкин”, 1999.- 43 с.
Технологичность конструкции изделий: Справочник / Под ред. Д.Адамирова. - М.: Машиностроение, 2001.- 368 с.
Технология машиностроения (специальная часть): Учебник для машиностроительных специальностей вузов /А.А.Гусев, Е.Р.Ковальчук, И.М.Колесов и др. - М.: Машиностроение, 1996.- 480 с.
4
42